CN217260628U - 一种行进装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种行进装置，行进装置内部开设有带扇机的主通道，主通道在行进装置前端形成流体进口，在行进装置后端形成流体出口，在流体出口处设有可控制打开的外罩，行进装置内还设有回流通道，回流通道的一端口以朝向流体进口方向斜切连通于主通道的内壁，且在连通处设有阀门，回流通道的另一端口于行进装置的前端位置引出，且引出口方向与流体进口朝向相同或相近。该装置内壁及扇机表面采用紧密相邻的球坑布局且球坑内设置可自由转动圆球形成的可转动球凸表面结构，从而降低了流体对表面的冲击力、摩擦力，提高了流体加速效率，降低了流体波动性，减少了机体震动和噪音；本起降装置设计巧妙、便于加工、用材广泛而灵活、便于推广使用。

Description

一种行进装置

技术领域

本实用新型涉及机械运动技术领域，具体涉及一种行进装置。

背景技术

在诸多设备中均用到了行进装置，例如飞行器、船舶、潜水器以及各类车辆等。现有的行进装置，其在工作时动力转化效率不高，依然会产生显著的噪音和震动，这是由于其内外部结构的缺陷所造成的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种行进装置，其解决了现有行进装置存在的动力转化效率低、产生噪音与震动大的缺陷。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种行进装置，所述行进装置的内部开设有带扇机的主通道，所述主通道在行进装置的前端形成流体进口，在行进装置的后端形成流体出口，且在流体出口处设有可控制打开的外罩，所述行进装置内还设有多条回流通道，所述回流通道的一端口以朝向流体进口方向斜切连通于主通道的内壁，且在连通处设有阀门，回流通道的另一端口于行进装置的前端位置引出，且引出口方向与流体进口朝向相同或相近。

进一步改进在于，

在需要行进时，打开外罩，关闭阀门，控制扇机朝其中一个方向旋转，带动流体从流体进口进入主通道内并经扇机加速后从流体出口排出，从而产生推力，推动行进装置前行；

在需要减速时，关闭外罩，打开阀门，控制扇机停止工作任其自由转动，进入主通道内的流体经回流通道反向排出，产生与行进装置前行方向相反或接近相反的推力，实现减速。

进一步改进在于，所述主通道的形状为圆筒状结构或者为双曲面状结构；其中，双曲面结构具有流通量大、更有利于对流体有效加速的优点；

所述回流通道的形状为环形圆管状或环形扁管状，其中环形扁管状指的是两个不同直径的圆盘之间形成的空腔状。

进一步改进在于，所述主通道的流体进口和流体出口、以及回流通道的引出口设置为可控型或非可控型，其中可控型指的是口部的形状、大小、方向可操控调整，非可控型指的是口部的形状、大小、方向固定。

进一步改进在于，所述扇机的扇叶为多个独立的叶片，或者所述扇机的扇叶为单个或多个螺旋形叶片与旋转轴一体化的螺旋状结构，且扇叶均往流体出口方向倾斜，倾斜角在30°≤α≤60°范围内，其流体动力的转化率最佳。

进一步改进在于，所述主通道的后段形成有多条排出通道，每条排出通道均带有一条内循环通道，所述内循环通道的前端口以朝向流体出口方向斜切连通于排出通道的内壁前段，内循环通道的后端口以朝向流体进口方向斜切连通于排出通道的内壁后段；

在行进装置行进时，主通道内的流体流入排出通道并排出，流动过程中部分流体经内循环通道的后端口进入内循环通道内，接着由内循环通道的前端口再次进入排出通道并排出，实现对流体的多次加速。

进一步改进在于，所述主通道的后段形成有多条排出通道，排出通道的后端在行进装置的边后侧形成斜切向后的排气口，行进装置的后端中间位置还设有后进气口以及罩在后进气口处的后进气口外罩；与后进气口相连的后进气通道向内延伸并分出多条后进气通道分支，所述后进气通道分支以朝向排出通道的排气口方向斜切连通于排出通道的内壁；

在进行装置向后行进并需后向减速时，打开所述后进气口外罩，流体通过后进气口进入后进气通道，经后进气通道分支进入排出通道，最终由排气口排出，产生后向推力，实现后向减速。

进一步改进在于，所述行进装置的主通道的内壁、回流通道的内壁、排出通道内壁、内循环通道的内壁、后进气通道及其分支通道的内壁、外罩内表面和/或扇机外表面设为流线型平滑面。

进一步改进在于，所述流线型平滑面上设螺旋形/直线形的沟壑/隆梗，采用螺旋形沟壑或者隆梗的平滑结构面，能够进一步提升流体及扇机的行进速度，提高流体及行进装置的自身平稳度。

进一步改进在于，所述流线型平滑面在平滑位置开设有紧密相邻的球坑，所述球坑以矩阵式或梅花式布局，球坑内置放有圆球，且球坑和圆球的尺寸满足：球坑坑深大于球坑自身半径，球坑向外的开口半径小于球坑自身半径，圆球半径小于球坑半径、大于球坑向外的开口半径，圆球被球坑束缚且可自由转动，形成可转动球凸表面结构。

进一步改进在于，所述行进装置作为独立行进器使用，或者作为行进器的行进部件或者升降部件使用；

当行进装置作为独立行进器使用时，行进装置的整体形状为椭圆球状、圆锥状、或者圆锥与圆柱状的组合，采用椭圆球状或圆锥状结构与圆柱状结构的组合作为的外部形状结构，可以减少流体阻力和摩擦力；行进装置内还设有内部舱室、以及包含伸缩性起落架和动力系统的起落架室，内部舱室用于容纳人或者物品，起落架用于着地时支撑飞行器。当行进装置作为行进器的行进部件使用时，其形状以适应所述行进器的安装使用为宜，整体外形可以为圆柱状、方柱状等形状。

当行进装置作为独立行进器使用时，其外表面为流线型平滑面、或流线型平滑面上设螺旋形/直线形的沟壑/隆梗、或流线型平滑面的平滑位置开设有紧密相邻的球坑，所述球坑以矩阵式或梅花式布局，球坑内置放有圆球，且球坑和圆球的尺寸满足：球坑坑深大于球坑自身半径，球坑向外的开口半径小于球坑自身半径，圆球半径小于球坑半径、大于球坑向外的开口半径，圆球被球坑束缚且可自由转动，形成可转动球凸表面结构；

需要进一步说明的是，所述行进装置为气态环境或液态环境中使用。也就是说，既可以作为飞行器或者飞行器部件使用，也可以作为水中航行器或者航行器部件使用。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本行进装置的做功扇机安装在装置内部，相对于现有行进装置把扇机放在机器外部，降低了扇机与外部环境中的物体碰撞的几率，从而降低了损毁率；

(2)本行进装置采用回流通道的结构方式，可以使其在减速过程中，更充分借助流体反向推力，提高减速效率，减少对减速伞和内部机器反推力的依赖；再结合可控扇机的推力辅助，可以提高减速的可控程度、平稳程度和安全性；

(3)本行进装置采用流体内循环通道的结构，可以进一步提高流体的排出速度，提高流体动力的转化效率；

(4)本行进装置的做功扇机机身及其扇叶表面采用布满球坑且球坑内设置可转动圆球的结构，降低了扇机机身及其扇叶与外部流体的冲击力、摩擦力，从而提高了效率，降低了能耗，有利于降低扇叶温度，降低扇机的抖动和噪音；

(5)本行进装置的流体主通道采用流线型平滑面上加设螺旋形或者直线形沟壑或者隆梗作为表面，更有利于提高流体在通道内的加速度，从而提高效率；

(6)本行进装置的各通道内壁采用可转动球凸表面结构，可以降低流体与内壁的摩擦力，减少流体在管道内运动产生的湍流和扰流，降低机器的震动和噪音，提升动力转化效率；

(7)本行进装置作为独立行进器使用时，其外表面采用可转动球凸表面结构，相对于仅采用光滑表面的结构，可以更进一步降低流体对其外壁的冲击力和摩擦力，减少流体在飞行器周围产生的湍流、扰流和激波，降低共振和噪音，提高行进装置自身的行进效率和稳定程度；

(8)该行进装置设计巧妙、实用性强，便于推广使用，同时对于提升其它行进装置和升降装置的性能具有显著的参考、借鉴、指导意义。

附图说明

图1为行进装置的示意图；

图2为行进装置主通道的结构示意图；

图3为单个螺旋形叶片与旋转轴一体化的螺旋状扇叶示意图；

图4为可转动球凸表面结构的示意图；

图5为带有内循环通道的行进装置示意图；

图6为具有反向减速的行进装置示意图；

图7为行进装置作为独立行进器使用时的示意图；

图8为椭圆球形独立行进器的外表面结构示意图；

图9为圆柱形和圆锥形球的外形结构结合的独立行进器的形状及外表结构示意图；

图10为以在带有螺纹形凹槽的平滑结构面上设置球坑且球坑内带有可自由转动圆球的椭球形独立行进装置的外形及外表面结构示意图；

图11为采用可转动球凸表面结构的物体平行面上的流体运动状态的示意图；图中： A表示圆球外露面的前半部分，B表示圆球外露面的前半部分，C表示圆球位于球坑内的部分；

图12为采用可转动球凸表面结构的物体斜面上的流体运动状态的示意图；图中：A表示圆球外露面的前半部分，B表示圆球外露面的前半部分，C表示圆球位于球坑内的部分；

图13为可转动球凸表面结构物体运动速度较高时，物体平行面和斜面上流体的运动状态图；

图中：1、流体进口；2、主通道；3、扇机；4、扇叶；5、流体出口；6、内部舱室； 7、起落架室；8、回流通道；9、外罩；10、阀门；11、排出通道；12、内循环通道，13、后进气通道；14、后进气口；15、后进气通道分支；16、后进气口外罩。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

如图1所示，一种行进装置，行进装置的内部开设有带扇机3的主通道2，所述主通道2在行进装置的前端形成流体进口1，在行进装置的后端形成流体出口5，且在流体出口5处设有可控制打开的外罩9，所述行进装置内还设有多条对称的回流通道8，所述回流通道8的一端口以朝向流体进口1方向斜切连通于主通道2的内壁，且在连通处设有阀门10，回流通道8的另一端口于行进装置的前端位置引出，且引出口方向与流体进口1朝向相同或相近。

在需要行进时，打开外罩9，关闭阀门10，控制扇机3的扇叶4朝其中一个方向旋转，带动流体从流体进口1进入主通道2内并经扇机3加速后从流体出口5排出，从而产生推力，推动行进装置前行。在需要减速时，关闭外罩9，打开阀门10，控制扇机3 停止工作任其扇叶4自由转动，进入主通道2内的流体经回流通道8反向排出，产生与行进装置前行方向相反或接近相反的推力，实现减速。

如图2所示，其内部主通道2形状为双曲面状结构；主通道2内的所述扇机3的扇叶4可以采用多个独立的叶片，也可以采用单个或多个螺旋形叶片与旋转轴一体化的螺旋状结构，图2为单个螺旋形叶片与旋转轴一体化的螺旋状扇叶；所述扇叶4往尾部倾斜，倾斜角的范围在30°≤α≤60°范围内的流体动力转化率最佳。

结合图2、图4所示，本行进装置所述主通道2的内壁、主通道2内的扇机3机身及其扇叶4采用流线形光滑平整面，或者在流线形平滑面上加设螺旋形/直线形的沟壑/ 隆梗的结构面，或者在流线形平滑面、或者在带有螺旋形/直线形的沟壑/隆梗的平滑结构面上设置紧密相临的球坑，所述球坑以矩阵式布局或者梅花式布局，球坑坑深大于自身半径，球坑向外的开口半径小于自身半径，所述球坑内置放圆球，所述圆球半径小于球坑半径，大于球坑向外的开口半径，圆球被球坑束缚且可自由转动，形成可转动球凸表面结构。

主通道2的内壁采用可转动球凸表面结构，可以进一步降低流体与内壁的摩擦力，减少流体在管道内运动产生的湍流和扰流，降低机器的振动和噪音，扇机3及其扇叶4 表面采用这种结构，会在一定程度上提升动力转化效率、降低扇叶振动。

本实用新型中，主通道2的流体进口1和流体出口5为可控型或非可控型，所述可控型指的是口部形状、大小、方向可以操控调整，非可控型指的是口部形状、大小、方向固定，不可以操控调整。

本实用新型中，回流通道8的管道形状为环形圆管状或环形扁管状，所述扁管状为两个不同直径的圆盘之间形成的空腔状，回流通道8的引出口既可以为形状、大小、方向可调节控制的可控型，也可以为形状、大小、方向固定的非可控型。

回流通道8的内壁、所述外罩9的内部表面为流线形平滑面，或者为在流线型平滑面上加设螺旋形/直线形的沟壑/隆梗，或者为在流线型平滑面上、或者在加设有螺旋形 /直线形的沟壑/隆梗的平滑结构面上设置紧密相邻的球坑，所述球坑以矩阵式布局或者梅花式布局方式，球坑坑深大于自身半径，球坑向外的开口半径小于自身半径，所述球坑内置放圆球，所述圆球半径小于球坑半径，大于球坑向外的开口半径，圆球被禁锢于球坑内并且可以自由转动，形成可转动球凸表面结构；

由于添加了回流通道8，使得该行进装置具有相对于前进方向的反向推进作用，从而增加了减速和制动功能。

实施例2

如图5所示，一种行进装置，包括位于所述行进装置中央位置的主通道2以及位于主通道2内的扇机3、主通道2的后段形成有多条排出通道11，每条排出通道11均带有一条内循环通道12，所述内循环通道12的前端口以朝向流体出口5方向斜切连通于排出通道11的内壁前段，内循环通道12的后端口以朝向流体进口1方向斜切连通于排出通道11的内壁后段；

在行进装置行进时，主通道2内的流体流入排出通道11并排出，流动过程中部分流体经内循环通道12的后端口进入内循环通道12内，接着由内循环通道12的前端口再次进入排出通道11并排出，实现对流体的多次加速。

所述主通道2的内壁、排出通道11的内壁、内循环通道12的内壁、扇机3机身及其扇叶4的表面为流线形平滑面，或者为在流线型平滑面上加设螺旋形/直线形的沟壑/ 隆梗，或者为在流线型平滑面上、加设有螺旋形/直线形的沟壑/隆梗的平滑结构面上设置紧密相邻的球坑，所述球坑以矩阵式布局或者梅花式布局，球坑坑深大于自身半径，球坑向外的开口半径小于自身半径，所述球坑内置放圆球，所述圆球半径小于球坑半径，大于球坑向外的开口半径，圆球被禁锢于球坑内并且可以自由转动，形成可转动球凸表面结构。

本实施例增加了内循环通道，内循环通道具有对流体多次加速的功能，能够进一步提高行进装置的效率。

实施例3

如图6所示，一种行进装置，包括内部开设有带扇机3的主通道2，所述主通道2 的后段形成有多条排出通道11，排出通道11的后端在行进装置的边后侧形成斜切向后的排气口；行进装置的后端中间位置还设有后进气口14以及罩在后进气口处的后进气口的外罩16；与后进气口相连的后进气通道13向内延申并分出多条后进气通道分支15，所述后进气通道分支15以朝向排出通道11的排气口方向斜切连通于排出通道的内壁；当进行装置向后行进并需要后向减速时，打开所述后进气口的外罩16，流体通过后进气口14进入后进气通道13，经后进气通道分支15进入排出通道11，最终由排气口排出，产生后向推力，实现后向减速。

所述主通道2的内壁、排出通道11的内壁、后进气通道13及其分支通道15、扇机 3机身及其扇叶4的表面为流线形平滑面，或者为在流线型平滑面上加设螺旋形/直线形的沟壑/隆梗，或者为在流线型平滑面上、加设有螺旋形/直线形的沟壑/隆梗的平滑结构面上设置紧密相邻的球坑，所述球坑以矩阵式布局或者梅花式布局，球坑坑深大于自身半径，球坑向外的开口半径小于自身半径，所述球坑内置放圆球，所述圆球半径小于球坑半径，大于球坑向外的开口半径，圆球被禁锢于球坑内并且可以自由转动，形成可转动球凸表面结构。

该实施例由于设置了后进气通道，从后进气通道引出的后进气分支通道以反向于后进气通道的走向连通于排出通道内壁，从而具有后向减速功能，适合应用于起降装置。

实施例4

如图7所示，该实施例是行进装置作为独立行进器使用时的结构，该实施例为在实施例1基础上增加了内部舱室6和位于起落架室7内的伸缩性起落架、动力系统以及其它装置，外壳采用椭圆球状，椭圆球外表面采用流线形平滑面，或者为在流线型平滑面上加设螺旋形/直线形的沟壑/隆梗；或者为在流线型平滑面上、在如图10所示的螺旋形/直线形的沟壑/隆梗的平滑结构面上设置紧密相邻的球坑，所述球坑以矩阵式布局或者梅花式布局，球坑坑深大于自身半径，球坑向外的开口半径小于自身半径，所述球坑内置放圆球，所述圆球半径小于球坑半径，大于球坑向外的开口半径，圆球被禁锢于球坑内并且可以自由转动，形成可转动球凸表面结构。

本实施例的外壳采用椭圆球形状以及外表面采用可转动球凸表面结构，可以进一步削弱流体对外壁的冲击力和摩擦力，进一步减少流体在独立行进器周围产生的湍流、扰流和激波，共振和噪音，提高独立行进器自身的行进稳定度。

需要进一步说明的是，所述行进装置作为独立行进器使用时，其整体形状既可以为如图8所示的椭圆球状，也可以为圆柱状结构或者为如图9所示的圆锥与圆柱状结构的组合；所述行进装置的内部主通道2既可以为圆筒状也可以为双曲面结构状；

需要进一步说明的是，所述行进装置为气态环境行进装置和液态环境行进装置。也就是说，行进装置既可以作为飞行器或者飞行器部件使用，也可以作为水中航行器或者航行器部件使用。

表面采用可转动球凸表面结构，可以最大程度降低相对物体与其所处环境流体之间的相互阻力和摩擦力，减少摩擦热、激波、共振、噪音的产生，其原理说明如下：

一、物体平行面的受力状况和流体运动状况

物体平行面指的是物体表面与物体相对运动方向平行的面，即物体表面与运动方向的夹角成平角的面。

(1)圆球的受力及运动状态

如图11所示，向左运动的物体其外部流体相对于物体则相对向右运动，物体平行面上除了与物体斜面相接的第一个圆球外，其他圆球的外露面前部A区面由于被相邻的前一个圆球遮挡，不会受到外部流体的正面直接冲击，圆球受到的力主要为：

①位于圆球外露面上部的流体因惯性向右相对运动，与圆球上表面产生向右的静止摩擦力，导致圆球发生顺时针旋转；

②存留在圆球与圆球之间原先的流体在惯性作用下，对圆球外露面前部的A区面产生推压力，导致圆球发生顺时针转动；

③后续被前面圆球带入圆球与圆球之间的流体以及被后面圆球带出的流体均导致圆球发生顺时针转动；

由于圆球从静止到转动与流体同步，转动方向与流体的运动方向一致，所以流体对圆球外露面的作用力主要体现为推力和静止摩擦力，不体现冲击力，所以不会产生激波。推力的大部分分力和静止摩擦力导致圆球发生顺时针转动；

转动的圆球在没有涂抹润滑物质的球坑内，起初阶段会往返碰击坑壁和接触并产生摩擦，随着圆球转速的增加，碰壁的频率逐渐上升；由于角动量与圆球自身的稳定性成正比，所以圆球转速越快，圆球自身的稳定性越大；所以当圆球的碰壁频率上升到一定值时，圆球趋向稳定于一个中心点位置，碰壁频率快速下降至不再碰壁。所以，即使球坑内没有润滑物质或置放滚珠，当物体的运动速度达到一定值时，圆球也不再会与坑壁接触而发生摩擦。

球坑内涂抹润滑，具有在圆球转速不高的初阶段起到降低碰壁频率和减少摩擦的作用；在坑内放置滚珠，不仅起到在圆球转速不高的初阶段降低碰壁频率和减少摩擦的作用，还对圆球具有支撑作用，以减少因外界流体对圆球向内的压力而造成的圆球对球坑底部的压力和摩擦力。

不管球坑内有没有涂抹润滑物质或置放滚珠，当物体的相对运动速度大于一定数值并物体处于匀速运动时，旋转的圆球均会稳定居于球坑的中央位置；当物体处于相对加速度状态时，圆球会向相对的后方作一定位移，但不会与球坑壁发生碰撞和摩擦。

(2)圆球与圆球之间区域的流体状态

如图11所示，由于圆球外露于物体平行面的高度是相同的，所以流体无法直接进入圆球与圆球之间的区域；出入圆球与圆球之间区域的流体主要为：

①圆球表面吸附的流体与周围流体存在弱相互吸引力，圆球转动时把周围流体带入圆球与圆球之间的区域；

当圆球转速不高时，吸附在圆球表面的流体与外部流体之间存在相互吸引力，流体粒子与粒子之间相对运动产生摩擦力，当圆球转到最高点时，外部的流体因为流体之间的引力和摩擦力而被带入圆球与圆球之间的下部区域，致使该区域流体数量增加，涡流现象上升；圆球转速继续增加，圆球表面的流体逐渐减少，其与外部流体间的引力逐渐减弱，粒子间的摩擦力随之减弱，外部流体因弱相互吸引力而被高速转动的圆球带入该区域越来越少；当转速达到一定数值时，圆球表面会出现真空层，圆球最高点与外层的流体接触面越来越小，圆球从外界带入该区域的流体趋于零；

②当圆球转到B面区域时，吸附在圆球表面的流体因离心力被甩入圆球与圆球之间的区域；

当圆球运动速度不太高时，离心力显著小于吸附力，圆球表面只有极微少不稳定的流体被甩入该区域；随着圆球转动的增加，吸附在圆球表面的流体越来越松动，越来越多的吸附在圆球表面的流体脱离圆球表面，初期阶段，由于流体的离心力与吸附力的差值不大，所以被甩出去的流体会低头进入圆球与圆球之间区域，此阶段流体进入圆球与圆球之间区域的量呈上升状态；随着圆球转速继续增加，依附在圆球表面的流体从圆球表面脱离时的位置越来越趋近圆球的最高点，此阶段，依附在圆球表面的流体进入圆球与圆球之间区域的量呈下降状态；当圆球转速达到一定数值时，所有附在圆球表面的流体均在圆球转动最高点时甩出，甩出去的流体运动方向平行于物体表面，不再进入圆球与圆球之间的区域；

③当圆球表面进入球坑时，狭窄的球坑缝隙和球坑入口壁会把依附在圆球表面的流体从圆球表面剥离并推入圆球与圆球之间区域；

当圆球转速不高时，依附在圆球表面的流体被剥离的数量较少，随着圆球转速增加，依附在圆球表面的流体越来越松动和膨胀，从而越来越多的流体被剥离并推入在圆球与圆球之间区域，这个阶段，圆球表面流体被剥离并进入圆球与圆球之间区域的量呈上升状态；随着圆球转速进一步增加，圆球表面的流体越来越少，从圆球表面剥离掉并推送到圆球与圆球之间区域的流体量呈下降状态直至为零；

④当圆球转到A面区域时，圆球产生的上扬力把流体从圆球与圆球之间区域推出，此推出力是持续的且随着圆球转速越来越大，圆球前部A区面对圆球与圆球之间流体的上扬力越来越大，致使越来越多的流体被该上扬力推出圆球与圆球之间的区域；

综上所述，圆球与圆球之间流体的变化过程是先逐渐增加，涡流现象随之上升，然后逐渐下降直至进入亚真空状态，涡流现象下降直至消失；在此过程中，涡流仅在初期阶段出现，能量较小且被上峰的直线流体压制，传播性较小。

(3)球坑内的流体状态

圆球转动，一方面会把球坑内的流体从球坑坑口的前部推出；另一方面，圆球会把一定量的流体从球坑后部入口带入球坑；当圆球转动速度不高时，进入球坑内的流体和带出球坑内的流体接近相等，球坑内的流体数量相对稳定。

随着转速越来越大，首先，由于球坑入口缝隙狭小，坑口对圆球表面的流体阻力越来越大，圆球表面的流体越来越松动和膨胀，越来越多的流体被坑口剥离掉，从而越来越少的流体进入球坑；其次随着圆球转速的增加，越来越多的依附在圆球表面的流体在未到达球坑入口之前就被甩掉，从而越来越少的流体进入球坑；而圆球转出球坑时始终会把球坑内的流体带走，这样一来，球坑内的流体持续下降，直至达到真空或亚真空状态。

(4)流体的整体状态

除了在初级阶段圆球与圆球之间区域的流体会有个上升过程，随着物体运动越来越快，圆球与圆球之间区域的流体、球坑内的流体、圆球整个表面的流体均会越来越稀少，直至接近真空，所有流体最终均处在圆球外露面距离平行面的最高点以外的区域向后直线运动，圆球与其外部流体的接触面越来越缩小至圆球表面距离物体平行面的最高处的一个点，如图11所示。此时，当速度保持匀速时，整个流体处于相对稳定状态，不产生或者极小产生纵向波以及波动带来的噪音和共振；另外，由于圆球外露面最高点与其外部流体的相对运动为滚动运动，产生的是静止摩擦力，所以不会激发流体粒子和圆球表面物质粒子而产生激波和热量。

(5)其它

如图11中，位于物体平行面最前端的圆球，在前面没有遮挡物的情况下，其会受到外部流体的正面挤压力、冲击力，从而产生激波，但实际应用当中，多数运动物体的平行面前部不做成垂直面(即立方体)，而是做成斜面，倾斜面上最后一个圆球的外露面会挡住平行面上第一个圆球的外露面，所以，平行面上的第一个圆球依然不会或者不会显著受到外部流体的正面挤压力、冲击力。

二、物体前斜面(迎面部分)的受力状况和流体状况

物体斜面指的是物体表面与物体相对运动方向的夹角为非直角、非平角的物体表面，分为前斜面(迎面)和后斜面(背面)。

(1)圆球的受力和运动状态

如图12所示，向左做相对运动的物体，其外部流体相对向右运动，流体会挤压斜面上圆球外露部分的前部分A区面；一种情况是：圆球外露面A区面高于经过圆球球心水平面的部分大于低于经过圆球球心水平面的部分，这样，流体作用于A区面上部的力大于下部，致使圆球向后作顺时针转动；另一种情况是，流体只能冲击或挤压到A区高于经过圆球球心水平面的部分，不能冲击或挤压到A区低于经过圆球球心水平面的部分，这样，流体只对A区面上部产生作用力，流体作用于A区面上部只能使圆球发生向后的顺时针转动；在实际应用中，斜面往往被制作成较小的斜角，A区低于经过圆球球心水平面的部分会被前球挡住，流体无法触及，只能到触及到A区高于经过圆球球心水平面的部分，致使圆球就只受到顺时针一种作用力，只能作相对顺时针转动。

由于圆球从静止到转动与流体同步，转动方向与流体的运动方向一致，所以流体对圆球外露面前部分主要体现为挤压力和静止摩擦力，不体现或者极少体现冲击力，不与圆球表面发生相对运动，所以不会产生激波。

物体相对运动速度越快，流体对圆球表面的推力及摩擦力越大，推力和摩擦力在圆球球面的切向合力越大，圆球的转速越快；当物体的相对运动速度大于一定数值并匀速运动时，圆球会稳定居于球坑的中央偏后位置；当物体处于加速度状态时，物体会向相对的后方作一定位移，但不会与球坑壁发生碰撞。

(2)圆球与圆球之间区域的流体状态

斜面上圆球与圆球之间区域的流体变化与直面上圆球与圆球之间区域的流体变化类似，也是初期阶段该区域的流体逐渐增加、涡流现象上升，随着物体运动速度进一步增加，该区域的流体开始逐渐减少、涡流现象下降，直至该区域出现真空或亚真空。与物体平行面不同之处在于，斜面处的外部流体能够直接吹到物体斜面上圆球与圆球之间区域的上部，触及不到下部；因为斜面上前一个圆球的最高点高于或远高于后一个圆球的球心点；圆球转动所产生的上扬力会把吹进来流体的运动方向向上推离，随着物体相对运动速度越来越快，圆球转速越来越快，圆球对流体向上的推力越来越大，吹进斜面上圆球与圆球之间区域上部的流体向上偏离越来越大，最终流体运动方向趋于与斜面平行。

所以，直接进入圆球与圆球之间上部区域的流体对圆球与圆球之间下部区域流体的变化不造成直接影响，但会造成间接影响，间接影响是，进入到该区域上部的流体会阻碍转动的圆球从该区域带走流体，只有随着圆球转速的增加，进入该区域上部的流体被转动的圆球产生的上扬力导致的运动上扬角越来越大，大到一定程度时，斜面上圆球与圆球之间的流体才会开始被越来越多、越来越快的带出圆球之间低洼区域，从而使得该区域的流体量下降。也就是说，斜面上圆球与圆球之间的流体减少并最终变成真空的速度比平行面上圆球与圆球之间的流体减少的速度要慢。

如图12所示，多数情况下，前斜面上最前端部位制作成可转动球凸表面还是制作成其他常规表面，外部流体均能够对该处部位直面冲击并会产生激波，在尽可能缩小该部位面积同时把该部位的高度制作成与其后面可转动圆球的相对最高点相同或者接近，能够一定程度阻止该部位激波和扰流向后蔓延和扩散；但是，当最前端受到显著侧向流体流的影响或者前端位与侧位或后位不断变换时，该位置仍然以使用可转动球凸结构最为合适。

(3)球坑内的流体状态

与平行面上球坑的状况和原理类似，随着物体相对运动的越来越大，球坑内的流体会越来越少，直至达到真空或亚真空状；区别之处是斜面上球坑内的流体减少速度比平行面上的球坑内流体减少的速度要慢，因为斜面上圆球与圆球之间区域的流体减少的速度比平行面上该位置区域流体减少的速度慢。

(4)流体最终的状态

相对运动的流体到达物体斜面上圆球表面时，运动方向会向着圆球球面切线的方向改变，随着圆球转速的增加，流体发生改变的位置点越来越远离圆球表面向着圆球最高点连线的位置靠近，运动方向也越来越趋于平行于物体的斜面，使得接近圆球的流体最终平行于物体斜面运动，流体沿着圆球外露面的距离斜面基面最大垂直距离的位置点运动，如图13所示；

到达斜面的流体运动方向逐渐趋于平行于斜面的初期阶段，流体具有一定的波峰波谷，但峰谷较小且其纵向传播性被压制，不会产生传导性，所以初期阶段，流体也不会产生噪音和共振。

随着物体速度越来越大而带来圆球转速越来越大，球坑内、圆球与圆球之间的流体逐渐趋于消失，流体均集中沿着平行于物体斜面的方向运动，且均沿着圆球外露面的距离斜面基面最大垂直距离的位置点与转动的圆球相对滚动，不再有波峰波谷，无滑动摩擦，无激波产生，无共振和噪音产生；

此时，沿着圆球外露面的距离斜面基面最大垂直距离的位置点运动的流体的密度比上部流体的密度高，在物体匀速运动的情况下，状态相对稳定，加速度运动时，密度会增加，但产生的轻微纵向波被压制，所以状态相对稳定，如图13所示。

(5)其它

物体斜面上最后一个圆球也就是平行面的最前面的一个圆球，如果斜面与平行面的夹角太大，在斜面与平行面交接处会形成上扬的脱离物体表面及圆球面的流体流，如图13所示，从而会对整个流体的稳定状态造成影响；所以，在斜面与平行面的交汇区域一般采用弧面或者小角度进行过渡，以消除上扬的流体流，弧面的半径越大，消除效果越好。

三、物体后斜面的受力状况和流体状况

物体运动，其后面为会形成负压区，速度越快，负压越大。负压大小取决于物体后表面与平行面的夹角和物体相对运动速度的大小，其中直角产生的负压最大；所以，减少负压需要参照物体自身速度和物体后表面斜坡面的设置；

当物体后面采用斜面设置时，向后运动的流体合拢时带有斜面上的圆球转动，流体沿着物体表面的圆球表面发生滚动；当物体的运动速度与物体斜坡相匹配时，流体主要沿着圆球外露面峰点运动，流体顺畅合拢，所产生的负压极小，且不会产生滑动摩擦力，不会产生涡流。

四、物体垂直面受力状况

指的是与运动方向成直角的面，分为前垂面和后垂面。

(1)前垂面

相对运动的物体的前垂面会受到外部流体的正面垂直挤压力和冲击力，即使采用可转动圆球的结构也毫无意义，不会影像流体对该表面作用力变化；解决的办法是尽可能缩小前垂面的面积，使之趋向于一个小点或者一条线。在尽可能缩小该部位面积同时把该部位的高度制作成与其后面可转动圆球的相对最高点相同或者接近，能够一定程度阻止该部位激波和扰流向后蔓延和扩散。

(2)后垂面

相对运动的物体后面的垂直面形成的负压会对物体前进造成阻力，垂面越大，速度越快，产生的负压越大，阻力越大；解决的办法同样是把后垂直面做的尽可能小，小至一个点或者一条线。

可以看出，可转动球凸表面结构可以降低流体对物体平行面和斜面的的冲击力、摩擦力以及冲击力、摩擦力带来的阻力、激波、涡流，可降低流体对物体平行面的摩擦力以及摩擦力带来的摩擦热和涡流，可降低后斜面的负压以及负压带来的阻力和涡流；整体上可以降低噪音、减少共振，提高相对运动物体的做功效率。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种行进装置，其特征在于，所述行进装置的内部开设有带扇机的主通道，所述主通道在行进装置的前端形成流体进口，在行进装置的后端形成流体出口，且在流体出口处设有可控制打开的外罩，所述行进装置内还设有多条回流通道，所述回流通道的一端口以朝向流体进口方向斜切连通于主通道的内壁，且在连通处设有阀门，回流通道的另一端口于行进装置的前端位置引出，且引出口方向与流体进口朝向相同或相近。

2.根据权利要求1所述的一种行进装置，其特征在于，所述主通道的流体进口和流体出口、以及回流通道的引出口设置为可控型或非可控型，其中可控型指的是口部的形状、大小、方向可操控调整，非可控型指的是口部的形状、大小、方向固定。

3.根据权利要求1所述的一种行进装置，其特征在于，所述扇机的扇叶为多个独立的叶片，或者所述扇机的扇叶为单个或多个螺旋形叶片与旋转轴一体化的螺旋状结构，且扇叶均往流体出口方向倾斜。

4.根据权利要求1所述的一种行进装置，其特征在于，所述主通道的后段形成有多条排出通道，每条排出通道均带有一条内循环通道，所述内循环通道的前端口以朝向流体出口方向斜切连通于排出通道的内壁前段，内循环通道的后端口以朝向流体进口方向斜切连通于排出通道的内壁后段；

在行进装置行进时，主通道内的流体流入排出通道并排出，流动过程中部分流体经内循环通道的后端口进入内循环通道内，接着由内循环通道的前端口再次进入排出通道并排出，实现对流体的多次加速。

5.根据权利要求1所述的一种行进装置，其特征在于，所述主通道的后段形成有多条排出通道，排出通道的后端在行进装置的边后侧形成斜切向后的排气口，行进装置的后端中间位置还设有后进气口以及罩在后进气口处的后进气口外罩；与后进气口相连的后进气通道向内延伸并分出多条后进气通道分支，所述后进气通道分支以朝向排出通道的排气口方向斜切连通于排出通道的内壁；

在进行装置向后行进并需后向减速时，打开所述后进气口外罩，流体通过后进气口进入后进气通道，经后进气通道分支进入排出通道，最终由排气口排出，产生后向推力，实现后向减速。

6.根据权利要求5所述的一种行进装置，其特征在于，所述行进装置的主通道的内壁、回流通道的内壁、排出通道内壁、内循环通道的内壁、后进气通道及其分支通道的内壁、外罩内表面和/或扇机外表面设为流线型平滑面。

7.根据权利要求6所述的一种行进装置，其特征在于，所述流线型平滑面上设螺旋形/直线形的沟壑/隆梗。

8.根据权利要求6或7所述的一种行进装置，其特征在于，所述流线型平滑面在平滑位置开设有紧密相邻的球坑，所述球坑以矩阵式或梅花式布局，球坑内置放有圆球，且球坑和圆球的尺寸满足：球坑坑深大于球坑自身半径，球坑向外的开口半径小于球坑自身半径，圆球半径小于球坑半径、大于球坑向外的开口半径，圆球被球坑束缚且可自由转动，形成可转动球凸表面结构。

9.根据权利要求1所述的一种行进装置，其特征在于，所述行进装置作为独立行进器使用，或者作为行进器的行进部件或者升降部件使用；

当行进装置作为独立行进器使用时，行进装置的整体形状为椭圆球状、圆锥状、或者圆锥与圆柱状的组合，其外表面为流线型平滑面、或流线型平滑面上设螺旋形/直线形的沟壑/隆梗、或流线型平滑面的平滑位置开设有紧密相邻的球坑，所述球坑以矩阵式或梅花式布局，球坑内置放有圆球，且球坑和圆球的尺寸满足：球坑坑深大于球坑自身半径，球坑向外的开口半径小于球坑自身半径，圆球半径小于球坑半径、大于球坑向外的开口半径，圆球被球坑束缚且可自由转动，形成可转动球凸表面结构；行进装置内还设有内部舱室、以及包含伸缩性起落架和动力系统的起落架室。

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